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铁路信号室内设备运行环境综合监测研究

铁道工程学报 2024年第4期41卷 80-83页

作者：王海忠中国铁路设计集团有限公司天津300308

研究目的:本文通过对室内信号设备正常运行造成安全威胁的外电入侵、防雷接地劣化失效、地电位反击、故障电弧、电气设备发热等多种风险因素的侵入路径及演变机理的分析,提出优化的处理措施和监测手段,对监测数据进行汇总和大数据分析,... 详细信息

研究目的:本文通过对室内信号设备正常运行造成安全威胁的外电入侵、防雷接地劣化失效、地电位反击、故障电弧、电气设备发热等多种风险因素的侵入路径及演变机理的分析,提出优化的处理措施和监测手段,对监测数据进行汇总和大数据分析,对设备状态和性能演变趋势进行预测,达到预警、报警和联动控制的目的,以便快速判定故障原因,采取有效应急处置措施,避免故障扩大。研究结论:(1)电缆引入室内的一次成端由现行规范规定的不断开铝护套调整为断开铝护套,以便更好地阻止外电入侵;(2)车站搭建基于成端监测、防雷监测、接地监测和故障电弧监测的室内运行环境综合监测平台,可实现故障诊断预警功能;中心可实现多系统集中监控、故障诊断分析和定位等功能;(3)本研究成果可应用于信号智能运维领域,为研发和应用信号室内设备运行环境综合监测系统提供参考和借鉴。

关键词：信号运行环境监测研究

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盾构隧道衬砌缺损移动扫描检测方法研究

铁道工程学报 2024年第4期41卷 75-79页

作者：巩健中国铁路设计集团有限公司天津300251

研究目的:衬砌缺损病害状况是盾构隧道健康状态评估的重要参考依据。传统人工巡检方法受环境和人为因素影响大、检测效率低且易发生漏检。车载移动扫描技术已在隧道收敛和错台等结构病害检测中得到应用,本文充分发挥其“多方面应用”的... 详细信息

研究目的:衬砌缺损病害状况是盾构隧道健康状态评估的重要参考依据。传统人工巡检方法受环境和人为因素影响大、检测效率低且易发生漏检。车载移动扫描技术已在隧道收敛和错台等结构病害检测中得到应用,本文充分发挥其“多方面应用”的特点,研究利用该技术获取的三维激光点云准确、快速地检测隧道衬砌缺损病害的方法,用以辅助运维管理部门及时掌握相关信息开展修缮工作。研究结论:(1)对盾构隧道激光点云采用圆柱模型建立投影关系可实现三维点云向二维图像的跨模态转换,有效提升数据处理效率;(2)将点云的位置信息和深度信息融合创建深度图像,能够突出衬砌缺损区域的视觉对比度,从而快速判识衬砌缺损病害;(3)经工程实例验证,本研究成果的检测准确率高于传统人工巡检方法,可应用于盾构隧道表观病害检测领域。

关键词：车载移动扫描盾构隧道衬砌缺损跨模态转换深度图像

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既有线开行市域列车信号工程接口设计研究

铁道工程学报 2024年第8期41卷 86-90,96页

作者：张昱何永发邓伟龙南迪袁敏中国铁路设计集团有限公司天津300308

研究目的:针对北京铁路枢纽利用既有东北环铁路增建第二线开行市域(郊)列车项目中存在的燕尾隧道、车站股道有效长短、多线并行的站前布置,对燕尾隧道的信号电缆槽预留、综合接地设置方案、轨旁信号设备电缆入槽、远程LEU设置,以及车站... 详细信息

研究目的:针对北京铁路枢纽利用既有东北环铁路增建第二线开行市域(郊)列车项目中存在的燕尾隧道、车站股道有效长短、多线并行的站前布置,对燕尾隧道的信号电缆槽预留、综合接地设置方案、轨旁信号设备电缆入槽、远程LEU设置,以及车站股道信号设备设置和既有多线并行电缆槽设置等接口设计进行多方案研究比选,提出契合工程实施的设计方案。研究结论:(1)提出的燕尾隧道信号工程接口设计方案能减少强弱电交叉、提升接地效果、减小轨旁信号设备电缆入槽对其他专业的影响、实现远程LEU的不同物理径路连接;(2)提出的车站股道信号设备设置方案能在避免邻线干扰的前提下减小股道长度;(3)提出的多线并行电缆槽设置方案能满足不同线路权属、维修维护分开的运营要求;(4)本研究成果具备工程可实施性,可供类似工程选择和参考。

关键词：既有线市域(郊)列车信号工程接口设计研究

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杭州湾铁路大桥钢轨伸缩调节器设置纵坡研究

铁道工程学报 2024年第8期41卷 57-60,66页

作者：张建李大成张志超中国铁路设计集团有限公司天津300308

研究目的:高速铁路采用大跨度斜拉桥和长联连续梁的工况越来越多,钢轨伸缩调节器对确保行车安全发挥了重要作用。钢轨伸缩调节器对线路纵坡比较敏感,为保证线路安全、提高动车组列车平稳性并降低工程投资,本文对南通至宁波高速铁路杭州... 详细信息

研究目的:高速铁路采用大跨度斜拉桥和长联连续梁的工况越来越多,钢轨伸缩调节器对确保行车安全发挥了重要作用。钢轨伸缩调节器对线路纵坡比较敏感,为保证线路安全、提高动车组列车平稳性并降低工程投资,本文对南通至宁波高速铁路杭州湾跨海大桥钢轨伸缩调节器设置坡度进行研究,为项目技术决策提供支撑。研究结论:(1)静动力学分析表明,线路纵坡对钢轨伸缩调节器的尖轨纵向位移影响较小,12‰坡道条件下轨道、桥梁各项动力指标均满足规范限值,设置钢轨伸缩调节器可行;(2)建议设置实时在线监测系统,为科学维护钢轨伸缩调节器提供依据;(3)本研究结果对优化铁路大跨桥梁伸缩调节器设置方案、降低工程投资具有积极意义。

关键词：跨海大桥钢轨伸缩调节器线路纵坡静力分析动力分析

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地铁区间运行列车火灾早期烟气特性研究

铁道工程学报 2024年第8期41卷 111-115页

作者：江崇旭那艳玲中国铁路设计集团有限公司天津300142

研究目的:探明区间运行列车火灾早期烟气特性是火灾快速精准探测、定位、预警的基础。本文通过建立运行列车火灾数值仿真计算模型,计算120 km/h区间运行列车车顶、车底、车头、车中、车尾6个工况火灾早期不同时刻空气温度、烟气浓度的... 详细信息

研究目的:探明区间运行列车火灾早期烟气特性是火灾快速精准探测、定位、预警的基础。本文通过建立运行列车火灾数值仿真计算模型,计算120 km/h区间运行列车车顶、车底、车头、车中、车尾6个工况火灾早期不同时刻空气温度、烟气浓度的变化规律。研究结论:(1)地铁区间运行列车火灾烟气呈非对称分布,烟气主要向车尾传播蔓延,火点前方1 m处已检测不到明显温度、烟气浓度变化;(2)测点温度和烟气浓度实时监测值与火源间距呈负相关规律,距火点相同距离处车底火灾空气温度较车顶火灾高100%,烟气浓度高500%;(3)相对速度差对绝对温度比影响较小,在5 m/s和10 m/s速度差下,距火点1 m处绝对温度比均大于0.45,在距火点3 m处绝对温度比均大于0.75;(4)本研究成果可为地铁防火标准完善和防排烟设计提供参考。

关键词：地铁区间运动列车火灾早期烟气特性

高地应力条件下隧道多力学特性锚杆模型及应用研究

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隧道建设（中英文） 2024年第3期44卷 506-514页

作者：张春瑜中铁十八局集团有限公司天津300222

为解决FLAC3D中Cable模型无法模拟锚杆(索)断裂失效,因而难以合理分析复杂地质条件下围岩稳定性的问题,采用数值计算手段对锚杆模型进行改进,提出锚杆(索)的失效判据,基于FISH语言修正Cable模型法向及锚固剂轴向本构关系,并将算法嵌入... 详细信息

为解决FLAC3D中Cable模型无法模拟锚杆(索)断裂失效,因而难以合理分析复杂地质条件下围岩稳定性的问题,采用数值计算手段对锚杆模型进行改进,提出锚杆(索)的失效判据,基于FISH语言修正Cable模型法向及锚固剂轴向本构关系,并将算法嵌入到运行程序中。结合Link模型构建多力学特性锚杆模型(MMC模型),并通过开展锚杆拉拔及模拟试验,对MMC模型进行验证。以月直山隧道工程为背景,构建隧道支护算例,对比Cable模型及MMC模型在工程模拟分析中的应用效果。结果表明:1)修正后的锚杆及锚固剂轴向本构模型包含破坏失效阶段,符合锚杆实际力学行为;2)锚杆拉拔试验模拟结果和真实试验结果接近,最大误差为2.9%,说明MMC模型能够合理模拟真实锚杆的受力及失效破坏特征;3)MMC模型在工程模拟中能直观地展现破断失效位置,且能够模拟锚固系统失效,而Cable模型在锚杆达到破坏条件后仍持续为围岩提供支护力,计算结果与实际存在较大偏差;4)MMC模型扩大了FLAC3D的应用范围及适用性,提高了锚杆支护的模拟能力。

关键词：隧道高地应力锚杆多力学特性锚杆模型 Cable模型锚杆失效判据

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桩承式路基双向受荷桩设计分析方法研究

铁道工程学报 2024年第8期41卷 45-51页

作者：郭帅杰宋绪国周亚东张海洋闫穆涵中国铁路设计集团有限公司天津300308 天津城建大学天津300384

研究目的:为系统研究桩承式路基双向受荷桩工作机理及设计分析方法,确定水平荷载以及桩体轴力共同影响下的双向受荷桩承载关键影响因素,综合运用线弹性、水平土拱、弹性地基梁等基本理论以及有限差分方法,建立并求解桩承式路基双向受荷... 详细信息

研究目的:为系统研究桩承式路基双向受荷桩工作机理及设计分析方法,确定水平荷载以及桩体轴力共同影响下的双向受荷桩承载关键影响因素,综合运用线弹性、水平土拱、弹性地基梁等基本理论以及有限差分方法,建立并求解桩承式路基双向受荷桩内力变形分析模型,揭示水平地基系数、桩体轴力、边界约束及桩长等因素对双向受荷桩变形及内力的影响规律,形成完整的桩承式路基双向受荷桩设计分析流程。研究结论:(1)桩承式路基路堤范围内桩体处于弯压受力状态,表现为双向受荷被动桩承载特征,通过水平土拱以及有限差分法可实现双向受荷桩内力与变形的精确计算;(2)“m”方法关于双向受荷桩内力变形的分析结果偏于安全,层状地基分段“K”方法能更好地体现地基软弱夹层的影响;(3)桩体轴力对双向受荷桩承载性能的影响很小,桩承式路基双向受荷桩设计中可不考虑桩体轴力大小及分布形式的影响;(4)桩顶约束对双向受荷桩承载性能的影响高于桩端约束,桩端可统一采用自由约束边界,桩顶嵌固约束可引起桩顶内力的较大集中;(5)桩体长度对双向受荷桩承载性能的影响存在限值,桩端一般应超过桩体水平荷载最大的区域,应避免出现短柱桩承载情形;(6)本研究结论可为桩承式路基双向受荷桩设计提供理论支撑和方法依据。

关键词：弹性地基梁水平土拱桩承式路基双向受荷桩水平附加应力有限差分

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复杂地质条件下铁路桥梁桩基通用计算方法

中国铁道科学 2024年第2期45卷 72-80页

作者：廖立坚苏伟杨新安王雨权李黎中国铁路设计集团有限公司天津300308 同济大学交通运输工程学院上海201804 中铁第六勘察设计院集团有限公司天津300308

为保障复杂地质环境中铁路桥梁桩基础的结构安全,进一步提升设计质量,提出一种通用的复杂特殊地质条件下桩基计算方法。选择静水、负摩阻力、膨胀土和地震液化土作为4种基本特殊地质,以桥梁桩基设计规范中的m法和单桩承载力计算式为基础... 详细信息

为保障复杂地质环境中铁路桥梁桩基础的结构安全,进一步提升设计质量,提出一种通用的复杂特殊地质条件下桩基计算方法。选择静水、负摩阻力、膨胀土和地震液化土作为4种基本特殊地质,以桥梁桩基设计规范中的m法和单桩承载力计算式为基础,提出它们各自分别作用时的计算方法和综合作用时的耦合效应算法。结果表明:季节冻结深度线、多年冻土上限深度线、中性点深度线和急剧层深度线可作为冰、液态水、冻土、负摩阻力、膨胀土的分界线;该方法在规范基础上增加的计算步骤、计算参数和外载增量可以移植到桩基通用设计程序中,并适用于任意复杂特殊地质条件计算,可为实现该条件下铁路桥梁桩基安全、高效、精细化的计算提供支持。研究成果应用于铁路桥梁设计中,节省桩长约5%、桩身配筋约4%。

关键词：铁路桥梁复杂地质桩基计算冻土上限耦合效应

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移动荷载作用下正交异性桥面板应力响应分析

铁道工程学报 2024年第7期41卷 47-55页

作者：田亮邢守航樊立龙赵雪敏张诚至司志远天津城建大学天津市土木建筑结构防护与加固重点实验室天津300384 中国铁建大桥工程局集团有限公司天津300300

研究目的:正交异性桥面板在钢结构桥梁中的应用愈发普遍,但在往复车辆荷载作用下容易引发疲劳开裂。准确评估桥面板在移动荷载下的应力响应是后续开展疲劳分析的基础,因此显得尤为必要。鉴于此,本文建立连续三跨正交异性桥面板实体-板... 详细信息

研究目的:正交异性桥面板在钢结构桥梁中的应用愈发普遍,但在往复车辆荷载作用下容易引发疲劳开裂。准确评估桥面板在移动荷载下的应力响应是后续开展疲劳分析的基础,因此显得尤为必要。鉴于此,本文建立连续三跨正交异性桥面板实体-板壳多尺度有限元模型,采用Fortran语言编制Dload子程序实现移动荷载施加,全面分析桥面板在不同加载工况下的应力动态响应过程,以便明确典型构造细节的受力状况,为正交异性桥面板的疲劳性能评估与改善提供科学依据。研究结论:(1)加载中心线接近盖板-U肋连接焊缝或U肋开口正上方时是钢桥面板的最不利加载位置;(2)对于盖板-U肋节点,单轮加载分析即可较好地反映其应力响应状态,而对于U肋-横隔板连接处以及横隔板弧形切口区,双轮加载导致的应力影响不可忽略;(3)不同加载工况下,横隔板弧形开口区总是处于高应力态,属于钢桥面板的最不利受力部位,容易引发疲劳破坏;(4)本研究成果可用于钢桥面板结构在车辆移动荷载作用下的应力状态评估。

关键词：桥梁工程正交异性桥面板移动荷载有限元分析应力响应